(57)【要約】      （修正有）【課題】オーバークラッド属の先端の長尺レンズの寸法、形状が設計通りに形成されるようにする。【解決手段】金型１５の凹部１６に、オーバークラッド層１４を形成し得る紫外線硬化液状樹脂１７を充填する。アンダークラッド層１２とコア１３を、金型１５の凹部１６に充填された紫外線硬化液状樹脂１７に密着させる。基材１１と金型１５に圧力２３を加えて、アンダークラッド層１２と金型１５を密着させた後、基材１１側から紫外線２４を照射して、紫外線硬化液状樹脂１７を硬化させ、その後、前記金型１５を取り去る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線を透過する基材と、
前記基材上に形成されたアンダークラッド層と、
前記アンダークラッド層上に形成されたコアと、
前記コアを覆うように前記アンダークラッド層上に形成されたオーバークラッド層とを備えた光導波路の製造方法であって、
凹部を有する金型の前記凹部に、前記オーバークラッド層を形成し得る紫外線硬化液状樹脂を充填する工程Ａと、
前記コアおよびアンダークラッド層を、前記金型の凹部に充填された前記紫外線硬化液状樹脂に密着させる工程Ｂと、
前記基材と前記金型に圧力を加えて、前記アンダークラッド層と前記金型を密着させながら、
または、前記基材と前記金型に圧力を加えて、前記アンダークラッド層と前記金型を密着させた後、
前記基材側から紫外線を照射して、前記紫外線硬化液状樹脂を硬化させ、
その後、前記金型を取り去る工程Ｃとを含む、光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記基材が、シクロオレフィン系樹脂フィルムまたはエステル系樹脂フィルムであることを特徴とする、請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記金型の材料が金属であることを特徴とする、請求項１または２に記載の光導波路の製造方法。
【請求項４】
前記金型の材料が、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金のいずれかであることを特徴とする、請求項３に記載の光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記オーバークラッド層の端面は、断面が１／４円弧形の長尺レンズであることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記圧力が、０．０１ＭＰａ〜１０ＭＰａであることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記アンダークラッド層と前記金型を密着させたとき、前記アンダークラッド層と前記金型の隙間が５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記工程Ｂにおいて、
前記コア／アンダークラッド層／基材からなる積層体を、少なくとも２つの吸着手段を備えたホルダーに吸着させ、
次に、前記吸着手段の１つの吸着を解除して、前記積層体を弓形にしならせながら、前記コアおよびアンダークラッド層を、前記紫外線硬化液状樹脂に部分的に接触させ、
次に、残りの吸着手段の吸着を解除して、前記コアおよびアンダークラッド層を、前記紫外線硬化液状樹脂に完全に接触させることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送効率の高い光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーバークラッド層の先端を、レンズ状に成形した光導波路が知られている（例えば、特許文献１）。このような光導波路の従来の製造方法を、図４を参照して説明する。図４は、従来の製造方法による、光導波路３０の工程別断面図である。
【０００３】
まず、図４（ａ）に示すように、基板３１の表面の所定領域にアンダークラッド層３２が形成される。次に、アンダークラッド層３２の表面にコア３３が形成される。アンダークラッド層３２の形状は、概ね基板３１全体を一様に覆う平板である。コア３３は、直線あるいは曲線の細線にパターニングされる。コア３３は、光の通路となる。
【０００４】
次に、図４（ｂ）に示すように、成形型３４をコア３３およびアンダークラッド層３２に被せる。成形型３４の貫通孔３５に、例えばディスペンサー針３６を差込み、ディスペンサー針３６を通して紫外線硬化液状樹脂３７を注入する。成形型３４は、紫外線３８が透過するように、石英製である。成形型３４の内面３４ａは、所望のレンズ３９のネガ型となっている。図中、◎印４０はレンズ３９の中心を示す。
【０００５】
次に、図４（ｃ）に示すように、成形型３４を通して紫外線３８を照射し、紫外線硬化液状樹脂３７を硬化させる。
【０００６】
最後に、成形型３４を取り去ると、図４（ｄ）に示すように、所望の形状のオーバークラッド層４１が得られ、光導波路３０が完成する。オーバークラッド層４１の先端は、成形型３４の内面に沿って、所望のレンズ３９となる。
【０００７】
しかし、石英製の成形型３４は機械的強度が弱いため、図４（ｂ）の工程において、成形型３４を、アンダークラッド層３２に強い圧力で押し付けることができない。このため、成形型３４とアンダークラッド層３２の間に隙間４２ができやすい。紫外線硬化液状樹脂３７を注入すると、紫外線硬化液状樹脂３７は成形型３４とアンダークラッド層３２の間の隙間４２に浸透する。
【０００８】
隙間４２に浸透した紫外線硬化液状樹脂３７は、図４（ｃ）の紫外線３８の照射で硬化し、オーバークラッド層４１の周辺にバリ４３を形成する。また、バリ４３が形成されなくても、オーバークラッド層４１の厚みが設計値よりも厚くなる。
【０００９】
このような場合に生じる不具合について、図５を参照して説明する。
【００１０】
図５（ａ）は、成形型３４とアンダークラッド層３２の間に隙間４２がない場合に、出来上がった光導波路３０の断面図である。オーバークラッド層４１の先端のレンズ３９の中心４０（◎）が、設計位置にある。コア３３から出射した光４４は、レンズ３９で屈折し、レンズ３９から出射するさい、所望の平行光４５になる。
【００１１】
図５（ｂ）は、成形型３４とアンダークラッド層３２の間に隙間４２がある場合に、出来上がった光導波路３０の断面図である。オーバークラッド層４１の周辺にバリ４３が形成されると共に、オーバークラッド層４１の先端のレンズ３９の中心４０（◎）が、設計位置から上方にずれている。このため、コア３３から出射した光４４は、レンズ３９から出射するさい、所望の平行光にならず、拡散光４６となる。そのため、光導波路３０の光伝送効率が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２８１６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の製造方法においては、石英製の成形型３４は機械的強度が弱いため、成形型３４をアンダークラッド層３２に強い圧力で押し付けることができない。このため、成形型３４とアンダークラッド層３２の間に隙間４２ができやすい。
【００１４】
成形型３４とアンダークラッド層３２の間に隙間４２があると、紫外線硬化液状樹脂３７が隙間４２に浸透して、オーバークラッド層４１の周辺にバリ４３が形成される。バリ４３が形成されなくても、オーバークラッド層４１の厚みが設計値よりも厚くなる。
【００１５】
これにより、オーバークラッド層４１の先端のレンズ３９の中心４０（◎）が、設計位置からずれる。このため、コア３３から出射した光４４は、レンズ３９から出射するさい、所望の平行光４５にならず、拡散光４６となる。そのため、光導波路３０の光伝送効率が低くなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の製造方法は、紫外線を透過する基材と、基材上に形成されたアンダークラッド層と、アンダークラッド層上に形成されたコアと、コアを覆うようにアンダークラッド層上に形成されたオーバークラッド層とを備えた光導波路の製造方法である。本発明の製造方法は、次の工程Ａ〜Ｃを含む。工程Ａでは、凹部を有する金型の凹部に、オーバークラッド層を形成し得る紫外線硬化液状樹脂を充填する。工程Ｂでは、コアおよびアンダークラッド層を、金型の凹部に充填された紫外線硬化液状樹脂に密着させる。工程Ｃでは、基材と金型に圧力を加えて、アンダークラッド層と金型を密着させながら、または、基材と金型に圧力を加えて、アンダークラッド層と金型を密着させた後、基材側から紫外線を照射して、紫外線硬化液状樹脂を硬化させ、その後、金型を取り去る。
（２）本発明の製造方法は、基材が、シクロオレフィン系樹脂フィルムまたはエステル系樹脂フィルムである。
（３）本発明の製造方法は、金型の材料が金属である。
（４）本発明の製造方法は、金型の材料が、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金のいずれかである。
（５）本発明の製造方法は、オーバークラッド層の端面が、断面が１／４円弧形の長尺レンズである。
（６）本発明の製造方法は、圧力が、０．０１ＭＰａ〜１０ＭＰａである。
（７）本発明の製造方法は、アンダークラッド層と金型を密着させたとき、アンダークラッド層と金型の隙間が５μｍ以下である。
（８）本発明の製造方法は、工程Ｂにおいて、コア／アンダークラッド層／基材からなる積層体を、少なくとも２つの吸着手段を備えたホルダーに吸着させ、次に、吸着手段の１つの吸着を解除して、積層体を弓形にしならせながら、コアおよびアンダークラッド層を、紫外線硬化液状樹脂に部分的に接触させ、次に、残りの吸着手段の吸着を解除して、コアおよびアンダークラッド層を、紫外線硬化液状樹脂に完全に接触させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法による光導波路は、オーバークラッド層の寸法、形状が設計通りとなる。例えば、オーバークラッド層の先端の長尺レンズの寸法、形状が設計通りに形成される。このため、コアの端部から出射した光は、光導波路から外部に出射するとき、長尺レンズにより平行光となる。従って、本発明の製造方法により得られる光導波路は、光伝送効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）本発明の製造方法の工程Ａの説明図、（ｂ）本発明の製造方法の工程Ｂの説明図、（ｃ）および（ｄ）本発明の製造方法の工程Ｃの説明図、（ｅ）本発明の製造方法により得られた光導波路の模式図
【図２】（ａ）〜（ｃ）本発明の製造方法において、コア／アンダークラッド層／基材の積層体を、金型の凹部に充填された紫外線硬化液状樹脂に接触させる、工程順の説明図
【図３】本発明の製造方法により得られた光導波路の模式図
【図４】（ａ）〜（ｃ）従来の製造方法の工程順の説明図、（ｄ）従来の製造方法により得られた光導波路の模式図
【図５】（ａ）成形型とアンダークラッド層の間に隙間がない場合に、出来上がった光導波路の断面図、（ｂ）成形型とアンダークラッド層の間に隙間がある場合に、出来上がった光導波路の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［本発明の製造方法］
本発明の製造方法は、図１に示すように、紫外線を透過する基材１１と、基材１１上に形成されたアンダークラッド層１２と、アンダークラッド層１２上に形成されたコア１３と、コア１３を覆うようにアンダークラッド層１２上に形成されたオーバークラッド層１４とを備えた光導波路１０の製造方法である。
【００２０】
本発明の製造方法は、以下の工程Ａ〜Ｃをこの順に含む。工程Ａ〜Ｃの間には、他の工程を含んでいてもよい。
【００２１】
［工程Ａ］
工程Ａでは、図１（ａ）に示すように、凹部を有する金型１５の凹部１６に、オーバークラッド層１４を形成し得る紫外線硬化液状樹脂１７を充填する。
【００２２】
金型１５は、オーバークラッド層１４を、任意の形状（例えばレンズ形状）に成形するために用いられる。金型１５の凹部１６の形状および大きさは、オーバークラッド層１４の形状に応じて、適宜決定される。
【００２３】
本発明の製造方法に用いる金型１５には機械的強度が必要である。このため、金型１５の材料には、例えば、アルミニウム（合金）、ニッケル（合金）、鉄（合金）などのような、金属が適している。
【００２４】
上記の紫外線硬化液状樹脂１７とは、室温では流動するが、紫外線を照射することにより硬化し、難溶難融の安定した状態に変化する樹脂をいう。紫外線硬化液状樹脂１７は、通常、光化学的作用により重合する光重合性プレポリマーを含み、任意で、反応性希釈剤、光重合開始剤、溶剤、レベリング剤などを含む。
【００２５】
［工程Ｂ］
工程Ｂでは、図１（ｂ）に示すように、基材１１上に形成されたアンダークラッド層１２と、アンダークラッド層１２上に形成されたコア１３とを、金型１５の凹部１６に充填された紫外線硬化液状樹脂１７に接触させる。
【００２６】
基材１１は紫外線を透過する。基材１１の、波長３６５ｎｍの紫外線透過率は、好ましくは６５％以上であり、さらに好ましくは７０％以上である。基材１１の厚みは、好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。
【００２７】
基材１１を形成する材料は、屈曲性を有する樹脂フィルムが好ましい。紫外線を透過する樹脂フィルムとしては、例えば、シクロオレフィン系樹脂フィルムやエステル系樹脂フィルムが挙げられる。
【００２８】
アンダークラッド層１２は、コア１３より屈折率の低い材料から形成される。アンダークラッド層１２とオーバークラッド層１４は、同一材料であることが好ましい。アンダークラッド層１２の厚みは、好ましくは、５μｍ〜５０μｍである。
【００２９】
コア１３は、アンダークラッド層１２およびオーバークラッド層１４よりも屈折率が高く、伝播する光の波長で透明性の高い材料から形成される。コア１３を形成する材料は、好ましくは、アンダークラッド層１２およびオーバークラッド層１４よりも屈折率が高い紫外線硬化樹脂である。
【００３０】
コア１３とアンダークラッド層１２の最大屈折率差は、好ましくは、０．０２〜０．２である。コア１３とオーバークラッド層１４の最大屈折率差は、好ましくは、０．０２〜０．２である。コア１３の幅は、例えば、１０μｍ〜５００μｍであり、コア１３の高さは、例えば、１０μｍ〜１００μｍである。
【００３１】
コア１３は、目的に応じて、任意の形状にパターニングされる。コア１３をパターニングする方法は、例えば、ドライエッチング法、転写法、露光現像法、フォトブリーチ法などである。
【００３２】
コア１３／アンダークラッド層１２／基材１１の積層体１８を、金型１５の凹部１６に充填された紫外線硬化液状樹脂１７に接触させる方法に、特に制限はないが、例えば、図２に示す方法がある。
【００３３】
まず、図２（ａ）に示すように、ステージ１９上に金型１５を配置し、少なくとも２つの吸着手段２０、２１を備えたホルダー２２に、積層体１８を吸着させる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、一方の吸着手段２０の吸着を解除して、積層体１８を弓形にしならせながら、コア１３およびアンダークラッド層１２を、紫外線硬化液状樹脂１７に部分的に接触させる。
【００３５】
次に、図２（ｃ）に示すように、他方の吸着手段２１の吸着も解除して、コア１３およびアンダークラッド層１２を、紫外線硬化液状樹脂１７に完全に接触させる。
【００３６】
このような方法を用いれば、コア１３の周囲に付着しやすい気泡を、効果的に取り除くことができる。
【００３７】
［工程Ｃ］
工程Ｃでは、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、基材１１と金型１５を近接させる圧力２３を加えて、金型１５をアンダークラッド層１２に密着させ、基材１１を通して、紫外線２４を紫外線硬化液状樹脂１７に照射し、紫外線硬化液状樹脂１７を硬化させる。紫外線２４の照射は、圧力２３を加えて、アンダークラッド層１２と金型１５を密着させながらでもよいし、圧力２３を加えて、アンダークラッド層１２と金型１５を密着させた後、圧力２３を減らしてからでもよい。
【００３８】
紫外線硬化液状樹脂１７が硬化、あるいは半硬化した後、金型１５を取り去ると、図１（ｅ）に示すように、光導波路１０が完成する。
【００３９】
本発明の製造方法では、強い圧力２３に耐える金型１５を使用する。金型１５と基材１１の間に強い圧力２３を加え、金型１５をアンダークラッド層１２に密着させて、紫外線硬化液状樹脂１７を硬化させる。これにより、オーバークラッド層１４周囲のバリを防止し、設計厚みのオーバークラッド層１４を得ることができる。
【００４０】
圧力２３の大きさは、好ましくは、０．０１ＭＰａ〜１０ＭＰａであり、さらに好ましくは、０．１ＭＰａ〜１ＭＰａである。圧力２３が０．０１ＭＰａ未満であると、バリの厚みが３０μｍ以上となるおそれがある。圧力２３が１０ＭＰａを超えると、加圧装置が大規模になりすぎるおそれがある。
【００４１】
アンダークラッド層１２と金型１５を密着させたとき、アンダークラッド層１２と金型１５の隙間が５μｍ以下であれば、オーバークラッド層１４の寸法、形状が、実質的に設計通りとなる。その場合、オーバークラッド層１４の先端の長尺レンズ２５の寸法、形状が、実質的に設計通りに形成される。このため、コア１３の端部から出射した光は、光導波路１０から外部に出射するとき、平行光となる。
【００４２】
紫外線２４の照射量は、波長３６５ｎｍにおいて、好ましくは、１００ｍＪ／ｃｍ２〜８０００ｍＪ／ｃｍ２である。
【００４３】
金型１５は、紫外線硬化液状樹脂１７が金型１５の凹部１６の形状を保つ状態で、取り去られる。金型１５が取り去られる際、紫外線硬化液状樹脂１７は完全な硬化状態でもよいし、半硬化状態でもよい。紫外線硬化液状樹脂１７が半硬化状態である場合は、金型１５を取り去った後、さらに紫外線照射などの硬化処理を行なってもよい。
【００４４】
［光導波路］
図３に示すように、本発明の製造方法による光導波路１０は、アンダークラッド層１２と、アンダークラッド層１２上のコア１３と、コア１３を覆う、オーバークラッド層１４とを有する。オーバークラッド層１４の端面は、金型１５の凹部１６の形状を転写した、断面が１／４円弧形の長尺レンズ２５となっている。
【００４５】
光導波路１０は、例えば、短辺側側面１０ａに配置された、コア１３の端部１３ａにて光を受光し、長辺側側面１０ｂに近いコア１３の端部１３ｂへ、光を伝送することができる。コア１３の端部１３ｂから出射した光２６は、光導波路１０から外部に出射するとき、長尺レンズ２５により平行光２７となる。このため、本発明の製造方法により得られる光導波路１０は、光伝送効率が高い。
【実施例】
【００４６】
［実施例］
［クラッド層形成用ワニスの調製］
・（成分Ａ）脂環骨格を有する、エポキシ系紫外線硬化樹脂（アデカ社製ＥＰ４０８０Ｅ）  １００重量部
・（成分Ｂ）光酸発生剤（サンアプロ社製ＣＰＩ−２００Ｋ）  ２重量部
以上を混合して、クラッド層形成用ワニスを調製した。
【００４７】
［コア形成用ワニスの調製］
・（成分Ｃ）フルオレン骨格を含む、エポキシ系紫外線硬化樹脂（大阪ガスケミカル社製オグソールＥＧ）  ４０重量部
・（成分Ｄ）フルオレン骨格を含む、エポキシ系紫外線硬化樹脂（ナガセケムテックス社製ＥＸ−１０４０）  ３０重量部
・（成分Ｅ）１，３，３−トリス（４−（２−（３−オキセタニル））ブトキシフェニル）ブタン  ３０重量部（特開２００７−０７０３２０、実施例２に準じて合成）
・上記成分Ｂ  １重量部
・乳酸エチル  ４１重量部
以上を混合して、コア形成用ワニスを調製した。
【００４８】
［光導波路の作製］
波長３６５ｎｍの紫外線透過率が７０％である、ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に、クラッド層形成用ワニスを塗布した。紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ２照射した後、８０℃で５分間加熱処理して、厚み２０μｍのアンダークラッド層を形成した。アンダークラッド層の、波長８３０ｎｍにおける屈折率は、１．５１０であった。
【００４９】
アンダークラッド層の表面に、コア形成用ワニスを塗布し、１００℃で５分間加熱処理して、コア層を形成した。次に、コア層にフォトマスクを被せて、波長３６５ｎｍの紫外線を２５００ｍＪ／ｃｍ２照射し、さらに１００℃で１０分間加熱処理した。コア層とフォトマスクのギャップは、１００μｍであった。
【００５０】
コア層の紫外線未照射部分を、γ−ブチロラクトン水溶液で溶解除去し、１２０℃で５分間加熱処理して、幅２０μｍ、高さ５０μｍの複数のコアを、アンダークラッド層上に形成した。コアの、波長８３０ｎｍにおける屈折率は、１．５９２であった。
【００５１】
以上のプロセスにより、コア／アンダークラッド層／ポリエチレンテレフタレートフィルムという積層体を得た。
【００５２】
凹部を有するアルミニウム製金型の凹部に、クラッド形成用ワニスを充填して、ステージ上に配置した。
【００５３】
２つの吸着手段を備えたホルダーに、上記の積層体のポリエチレンテレフタレートフィルムを吸着させた。一方の吸着手段を解除して、積層体を弓形にしならせながら、空気を巻き込まないように、コアとアンダークラッド層をクラッド形成用ワニスに接触させた。次いで、他方の吸着手段を解除して、コアとアンダークラッド層をクラッド形成用ワニスに密着させた。
【００５４】
次に、金型とポリエチレンテレフタレートフィルムとの間に圧力（０．１ＭＰａ）を加えて、金型とアンダークラッド層の間の隙間を、５μｍ程度まで小さくした。（金型とアンダークラッド層の間の隙間は、オーバークラッド層周辺のバリの厚みから推定。）
ポリエチレンテレフタレートフィルム側から、紫外線を照射して、クラッド形成用ワニスを硬化させた。
【００５５】
金型を取り去り、光導波路を完成させた。作製した光導波路の、オーバークラッド層周辺のバリの厚みは、表１のとおりである。
【００５６】
［比較例］
図４に示すように、貫通孔を有する石英製成形型を用いて、貫通孔からクラッド形成用ワニスを注入し、石英製成形型を通して紫外線を照射し、クラッド形成用ワニスを硬化させた。
【００５７】
これ以外は、実施例と同様の材料・条件で光導波路を作製した。作製した光導波路の、オーバークラッド層周辺のバリの厚みは、表１のとおりである。
【００５８】
【表１】
2010282080.tif 000003
【００５９】
［測定方法］
［バリの厚み］
作製した光導波路を湾曲させて、ポリエチレンテレフタレートフィルムと、オーバークラッド層＋アンダークラッド層とを分離した。露出したオーバークラッド層のバリを、マイクロゲージ（Ｎｉｋｏｎ社製ＭＦ−５０１）を用いて測定した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の製造方法により得られる光導波路の用途に制限はないが、例えば、光配線板、光コネクタ、光電気混載基板、光学式タッチパネルの座標入力装置などに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６１】
１０        光導波路
１０ａ      光導波路の短辺側側面
１０ｂ      光導波路の長辺側側面
１１        基材
１２        アンダークラッド層
１３        コア
１３ａ      コアの端部
１３ｂ      コアの端部
１４        オーバークラッド層
１５        金型
１６        金型の凹部
１７        紫外線硬化液状樹脂
１８        積層体
１９        ステージ
２０        吸着手段
２１        吸着手段
２２        ホルダー
２３        圧力
２４        紫外線
２５        長尺レンズ
２６        光
２７        平行光
３０        光導波路
３１        基板
３２        アンダークラッド層
３３        コア
３４        成形型
３４ａ      成形型の内面
３５        貫通孔
３６        ディスペンサー針
３７        紫外線硬化液状樹脂
３８        紫外線
３９        レンズ
４０        レンズの中心
４１        オーバークラッド層
４２        隙間
４３        バリ
４４        光
４５        平行光
４６        拡散光
【図１】
2010282080.tif 000004
【図２】
2010282080.tif 000005
【図３】
2010282080.tif 000006
【図４】
2010282080.tif 000007
【図５】
2010282080.tif 000008